一种多簇压裂异形孔眼的封堵方法及其应用

技术领域

本发明涉及石油天然气开发技术领域，特别涉及一种多簇压裂异形孔眼的封堵方法及其应用。

背景技术

近年来，暂堵压裂已成为非常规油气开发的关键技术。通过泵注可降解暂堵剂，封堵优势进液通道，迫使液流转向进入劣势进液通道，扩大储层改造体积。压裂结束后暂堵剂降解，随流体返排至地面，对储层无伤害。根据施工目的，暂堵剂可以封堵裂缝端部、裂缝缝口和射孔孔眼。由于裂缝尺度大，封堵时暂堵剂用量高且成功率低，因此孔眼封堵逐步占据主导地位。然而，压裂施工过程中，排量高、砂量大，孔眼冲蚀严重，孔径增大。由于射孔枪难以实现绝对居中，高边孔与低边孔(水平井筒在地下水平放置，开口朝上的孔眼为高边孔，开口朝下的孔眼为低边孔)初始孔眼形态及大小有差异；水平井的压裂段内多个射孔簇间存在明显的非均质性，造成各个孔眼流体流速和流体流动方向差异明显，易产生异形孔眼。常规颗粒暂堵剂或球形暂堵剂难以进行有效封堵，压裂过程中易形成超级裂缝，严重影响段内多簇压裂整体改造效果。

发明内容

发明人发现，目前尚未形成针对异形孔眼有效的封堵方法，异形孔眼形态复杂，常规球形暂堵剂变形量小，无法完全坐封孔眼；而常规颗粒暂堵剂粒径小，难以对冲蚀后较大孔径的孔眼进行有效架桥。且段内多簇压裂异形孔眼封堵对非常规油气储层高效开发具有重要意义。鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种多簇压裂异形孔眼的封堵方法及其应用。

第一方面，本发明实施例提供了一种多簇压裂异形孔眼的封堵方法，该方法可以包括：

针对目标井的目标压裂段，以所述目标井所在区块水平井的压裂排量和砂比参数为基准，泵注预设体积的支撑剂；

泵注支撑剂后，泵注顶替液并下入连续油管以清洗井筒，直至返出液不含杂物；

使用连续油管将图像采集设备下入到所述目标压裂段，以基于所述图像采集设备采集所述目标压裂段的图像数据；

基于所述图像数据，识别出所述目标压裂段的异形孔眼，并基于所述异形孔眼的尺寸制备出异形孔眼金属模型；

将所述异形孔眼金属模型置于高压驱替装置中，模拟地层环境并泵注压裂液后进行封堵测试，以确定封堵用的绳结堵剂的球结尺寸；

通过多次模拟试验，统计所述异形孔眼金属模型与所述绳结堵剂使用数量的匹配关系，以确定所述目标压裂段封堵所使用的所述绳结堵剂的数量；

基于确定的绳结堵剂的球结尺寸和所述绳结堵剂的数量对所述目标压裂段的异形孔眼进行封堵。

可选的，该方法还可以包括：基于曲线重叠法对暂堵前和暂堵后的施工数据进行对比，以验证所述异形孔眼的封堵效果。

可选的，所述基于曲线重叠法对暂堵前和暂堵后的施工数据进行对比，以验证所述异形孔眼的封堵效果，可以包括：

以相同的排量和砂浓度泵注压裂液以及支撑剂，以基于曲线重叠法判断暂堵前和暂堵后压力变化；

若暂堵后压力大于暂堵前压力，则所述异形孔眼封堵成功；

否则，补投相同球结尺寸和相同数量的绳结堵剂，并重新基于曲线重叠法验证所述异形孔眼的封堵效果。

可选的，所述基于所述图像数据，识别出所述目标压裂段的异形孔眼，并基于所述异形孔眼的尺寸制备出异形孔眼金属模型，可以包括：

基于所述图像数据，识别出所述目标压裂段的异形孔眼；

基于所述异形孔眼以及预设的定位标识，确定所述异形孔眼的被冲蚀后的尺寸；

基于所述异形孔眼的尺寸，对套管进行切削处理，以制备出异形孔眼金属模型。

可选的，所述使用连续油管将图像采集设备下入到所述目标压裂段，以基于所述图像采集设备采集所述目标压裂段的图像数据，可以包括：

使用连续油管将所述图像采集设备下放至水平井套管中，并基于所述水平井套管中预设的定位标识确定所述目标压裂段；

继续下入所述图像采集设备到所述目标压裂段的桥塞处；

以预设速度回拖所述图像采集设备，以采集所述目标压裂段的整个段内的图像数据。

可选的，所述将所述异形孔眼金属模型置于高压驱替装置中，模拟地层环境并泵注压裂液后进行封堵测试，以确定封堵用的绳结堵剂的球结尺寸，可以包括：

所述将所述异形孔眼金属模型置于高压驱替装置中，并以所述高压驱替装置持续注入与地层环境中相同的压裂液，以使所述异形孔眼金属模型两侧模拟地层条件下所述异形孔眼的内外压力；

将不同球结尺寸大小的绳结堵剂至于所述异形孔眼金属模型中，进行封堵测试；

当封堵压力达到预设的压力值时，确定封堵用的绳结堵剂的球结尺寸。

可选的，所述基于确定的绳结堵剂的球结尺寸和所述绳结堵剂的数量对所述目标压裂段的异形孔眼进行封堵之前，还可以包括：

基于室内暂堵剂运移可视化实验确定单个异形孔眼的排量；

基于所述单个异形孔眼的排量以及所述目标压裂段的孔眼个数，确定封堵用总排量，以基于所述封堵用总排量对所述目标压裂段的异形孔眼进行封堵。

可选的，所述以所述目标井所在区块水平井的压裂排量和砂比参数为基准，泵注预设体积的支撑剂，可以包括：

统计所述目标井所在区块已压裂井施工参数中的排量和砂比，以确定压裂排量和砂比参数；

基于所述目标井所述区块水平井单个压裂段设计支撑剂加量和暂堵时机为二分之一的原则，并基于所述压裂排量和砂比参数向所述目标压裂段泵注设计支撑剂总量一半体积的支撑剂。

可选的，该方法还可以包括：根据测录井综合解释成果图包括的测井原始数据和测井解释成果数据，将所述目标井的射孔簇应力差异最大的压裂段作为目标压裂段。

第二方面，本发明实施例提供了一种第一方面所述的多簇压裂异形孔眼封堵方法在水平井压裂工艺中的应用。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供了一种多簇压裂异形孔眼的封堵方法及其应用，该方法可以包括：针对目标井的目标压裂段，以目标井所在区块水平井的压裂排量和砂比参数为基准，泵注预设体积的支撑剂；泵注支撑剂后，泵注顶替液并下入连续油管以清洗井筒，直至返出液不含杂物；使用连续油管将图像采集设备下入到目标压裂段，以基于图像采集设备采集目标压裂段的图像数据；基于图像数据，识别出目标压裂段的异形孔眼，并基于异形孔眼的尺寸制备出异形孔眼金属模型；将异形孔眼金属模型置于高压驱替装置中，模拟地层环境并泵注压裂液后进行封堵测试，以确定封堵用的绳结堵剂的球结尺寸；通过多次模拟试验，统计异形孔眼金属模型与绳结堵剂使用数量的匹配关系，以确定目标压裂段封堵所使用的绳结堵剂的数量；基于确定的绳结堵剂的球结尺寸和绳结堵剂的数量对目标压裂段的异形孔眼进行封堵。

该方法通过对井筒进行清洗之后，使用图像采集设备对目标压裂段获取真实孔眼形貌，并加工出相同形貌的异形孔眼金属模型后开展室内异形孔眼封堵试验，进而确定绳结堵剂的球结尺寸和绳结堵剂的数量，以对目标压裂段的异形孔眼进行封堵，进而提高了异形孔眼封堵效率和段内多簇压裂整体改造效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中提供的多簇压裂异形孔眼的封堵方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的冲蚀后孔眼形貌的示意图；

图3为本发明实施例中提供的异形孔眼封堵实物图示例；

图4为本发明实施例中提供的绳结堵剂实物图示例；

图5为本发明实施例中提供的曲线重叠法判定暂堵效果的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例中提供了一种多簇压裂异形孔眼的封堵方法，该方法能够有效对压裂过程中套管上冲蚀形成的异形孔眼进行封堵，提高了异形孔眼封堵效率以及段内多簇压裂整体改造效果。参照图1所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S11、针对目标井的目标压裂段，以目标井所在区块水平井的压裂排量和砂比参数为基准，泵注预设体积的支撑剂。

本发明实施例中步骤S11和步骤S12是对井筒进行清洗，以清洗掉井筒中的砂块、筒壁上的毛刺等异物，避免下入套管或者下入图像采集设备时堵塞井筒。

本步骤在具体实施时，首先统计目标井所在区块已压裂井施工参数中的排量和砂比，以确定该目标井的压裂排量和砂比参数；然后，基于目标井区块水平井单个压裂段设计支撑剂加量和暂堵时机为二分之一的原则，并基于压裂排量和砂比参数向目标压裂段泵注设计支撑剂总量一半体积的支撑剂。

例如，统计目标井(A井)所在区块已压裂的10口井，加砂阶段的排量为12方/分，主体加砂砂比为10～20％，以此作为A井的目标压裂段的压裂排量和砂比参数。根据A井的目标压裂段压裂设计砂量120方，泵注砂量一半，即60方。本发明实施例中，发明人基于现场施工经验值，泵注支撑剂时，泵注一半体积支撑剂，其目的是让优先吸入支撑剂的裂缝充分铺砂，然后泵注暂堵剂，以封堵这些进砂的裂缝，确保省下一半支撑剂进入一开始未进砂的裂缝，这样封堵效果更佳。

步骤S12、泵注支撑剂后，泵注顶替液并下入连续油管以清洗井筒，直至返出液不含杂物。

本步骤在泵注支撑剂之后，需要对井筒进行清洗，在清洗之前注入顶替液，以将井筒内的支撑剂顶入到裂缝中(本发明实施例中的顶替液可以为清水和低粘压裂液)。在具体实施时，可以从目标井的设计数据中获取沿程井筒体积、井筒内径以及连续油管外径等参数，在沿程井筒体积的基础上增加预设数值(例如0.5～1.0m

步骤S13、使用连续油管将图像采集设备下入到目标压裂段，以基于图像采集设备采集目标压裂段的图像数据。

本步骤中的图像采集设备为360度环扫高清摄像头，该图像采集设备在360度范围内安装四个摄像头，在具体实施时确保一次拍摄即可捕捉到套管360度环面上所有的孔眼。

具体的，本步骤可以包括：首先，使用连续油管将图像采集设备下放至水平井套管中，并基于水平井套管中预设的定位标识确定目标压裂段；其次，继续下入图像采集设备到目标压裂段的桥塞处；最后，以预设速度回拖图像采集设备，以采集目标压裂段的整个段内的图像数据。

在一个具体的示例中，例如将图像采集设备下放到目标压裂段的桥塞处，以5～10m/min的速度回拖图像采集设备，以实现对整个目标压裂段进行全程图像采集。

步骤S14、基于图像数据，识别出目标压裂段的异形孔眼，并基于异形孔眼的尺寸制备出异形孔眼金属模型。

本步骤是基于现场施工的实际被冲蚀套管的孔眼，在实验室进行仿真模拟，以可以实现在实验室模拟封堵试验，相比于在现场试验节约了大量资源配置，也避免了暂堵剂使用不当导致无法坐封孔眼或者对井筒套管等大面积堵塞。

本步骤在具体实施时，首先基于图像数据，识别出目标压裂段的异形孔眼；然后，基于异形孔眼以及预设的定位标识，确定异形孔眼的被冲蚀后的尺寸；最后，基于异形孔眼的尺寸，对套管进行切削处理，以制备出异形孔眼金属模型。

在一个具体的示例中，参照图2所示，基于图像数据识别出目标压裂段的异形孔眼，其中白色实线围成的区域为冲蚀后的异形孔眼的形貌。本发明实施例中优选冲蚀较大的孔眼作为异形孔眼，仿照该异形孔眼的形态以及尺寸等，通过切削方式加工出异形孔眼金属模型。

步骤S15、将异形孔眼金属模型置于高压驱替装置中，模拟地层环境并泵注压裂液后进行封堵测试，以确定封堵用的绳结堵剂的球结尺寸。

本步骤是在实验室中进行模拟，模拟实际施工过程中的地层环境和压裂环境，以进行封堵测试实验，最终以到达预设的封堵效果来判定封堵用的绳结堵剂的球结尺寸。需要说明的是，本发明实施例中的上述高压驱替装置可以持续泵注压裂液，其可以承受地层条件下孔眼内、外差压力，从而评价暂堵剂能否有效封堵孔眼。

在具体实施时，首先将异形孔眼金属模型置于高压驱替装置中，并以高压驱替装置持续注入与地层环境中相同的压裂液，以使异形孔眼金属模型两侧模拟地层条件下异形孔眼的内外压力；然后，将不同球结尺寸大小的绳结堵剂至于异形孔眼金属模型中，进行封堵测试；最后，当封堵压力达到预设的压力值时，确定封堵用的绳结堵剂的球结尺寸。

在一个具体的示例中，参照图3所示的异形孔眼封堵实物，以及图4所示的绳结堵剂实物，将异形孔眼金属模型于高压驱替装置中，将不同球结大小的绳结堵剂置于异形孔眼中，泵注压裂液进行孔眼封堵测试，当封堵压力达到10MPa(10Mpa为该目标井所在区块的经验值，当然该值也可以根据实际情况进行调整，例如是5～10Mpa)时，说明所选绳堵剂的球结大小合适。

步骤S16、通过多次模拟试验，统计异形孔眼金属模型与绳结堵剂使用数量的匹配关系，以确定目标压裂段封堵所使用的绳结堵剂的数量。

本步骤中在确定了绳结堵剂的球结尺寸大小之后，还要根据压裂设计时射孔方案，确定目标压裂段总孔眼数，例如统计100次目标压裂段绳结堵剂投加数量和孔眼数目之间的关系，以暂堵剂到位增压10MPa为标准，进而通过多次试验，能够确定绳结堵剂个数应为孔眼数目的1.1～1.2倍。例如，在该示例中，目标压裂段的共有6簇射孔，每簇射孔6个，孔眼数为36。根据孔眼数1.1～1.2倍定绳结堵剂个数的原则，该目标井的目标压裂段需投如绳结堵剂的数量为40～44个。

步骤S17、基于确定的绳结堵剂的球结尺寸和绳结堵剂的数量对目标压裂段的异形孔眼进行封堵。

通过步骤S15中确定的绳结堵剂的球结尺寸和步骤S16中确定的绳结堵剂的数量，以对目标压裂段的异形孔眼进行封堵。

本发明实施例中提供的上述多簇压裂异形孔眼的封堵方法，通过对井筒进行清洗之后，使用图像采集设备对目标压裂段获取真实孔眼形貌，并加工出相同形貌的异形孔眼金属模型后开展室内异形孔眼封堵试验，进而确定绳结堵剂的球结尺寸和绳结堵剂的数量，以对目标压裂段的异形孔眼进行封堵，进而提高了异形孔眼封堵效率和段内多簇压裂整体改造效果。

在一个可选的实施例中，参照图1所示，该方法还可以包括：步骤S18、基于曲线重叠法对暂堵前和暂堵后的施工数据进行对比，以验证异形孔眼的封堵效果。

本步骤中使用的曲线重叠法，是指对比暂堵前和暂堵后施工数据，即排量、砂浓度、泵注压力。在具体实施时，该步骤可以包括：以相同的排量和砂浓度泵注压裂液以及支撑剂，以基于曲线重叠法判断暂堵前和暂堵后压力变化；若暂堵后压力大于暂堵前压力，则异形孔眼封堵成功；否则，补投相同球结尺寸和相同数量的绳结堵剂，并重新基于曲线重叠法验证异形孔眼的封堵效果。

在一个具体的示例中，参照图5所示，暂堵后压力明显高于暂堵前压力，表明暂堵有效，无需补投绳结堵剂。

在另一个可选的实施例中，再执行步骤S17之前，即基于确定的绳结堵剂的球结尺寸和绳结堵剂的数量对目标压裂段的异形孔眼进行封堵之前，还需要确定封堵时封堵用总排量，具体如下：

首先，基于室内暂堵剂运移可视化实验确定单个异形孔眼的排量；然后，基于单个异形孔眼的排量以及目标压裂段的孔眼个数，确定封堵用总排量，以基于封堵用总排量对目标压裂段的异形孔眼进行封堵。

本发明实施例中的封堵用总排量＝单孔排量*孔眼个数，在一个具体的示例中，通过室内暂堵剂运移可视化实验，确定出单孔排量为0.1～0.2方/分时，暂堵剂能够有效入孔，封堵效率较高。本示例中该目标压裂段设计的孔眼个数为36个，则封堵用总排量为3.6～7.2方/分。

当然，本发明实施例中还通过免混配滑溜水乳液浓度控制携带液粘度40～100mPa·s，该携带液粘度可以参考在具体施工时压裂液(携带液)浓度，通过施工参数获取。

在另一个可选的实施例中，还参照图1所示，该方法还可以包括：

步骤S10、根据测录井综合解释成果图包括的测井原始数据和测井解释成果数据，将目标井的射孔簇应力差异最大的压裂段作为目标压裂段。

本步骤中基于测录井综合解释成果图包括的测井原始数据(如声波、密度、伽马值等)和测井解释成果数据(如杨氏模量、泊松比、地应力等)，根据气测值和脆性指数确定射孔簇的位置。在一个示例中，该目标井共有10个压裂段，其中第三个压裂段的六个射孔簇应力分别为61MPa、65MPa、68MPa、62MPa、67MPa和62MPa，其应力差异最大，可以优选作为目标压裂段。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种上述多簇压裂异形孔眼封堵方法在水平井压裂工艺中的应用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。